一种TL431的线性精密稳压电源的设计方案

时间:2022-03-17作者:佚名

1.引言

TL431是一个有良好热稳定性能的三端可调精密电压基准集成芯片,具有体积小、价格低廉、性能优良等特点:它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从参考电压(2.5V)到36V范围内的任何值,典型动态阻抗仅为0.2Ω,电压参考误差为±0.4%,负载电流能力从1.0mA到100mA,温度漂移低,输出噪声电压低等。基于以上特点,不仅可以用于恒流源电路、电压比较器电路、电压监视器电路、过压保护电路等电路中、还广泛应用于线性稳压电源、开关稳压电源等直流稳压电源电路中,本文对TL431在线性稳压电源中的并联和串联型两种电源进行了详细的介绍。

2.TL431的内部结构和功能

2.1 TL431的符号

该器件的符号如图1,三个引脚分别为:阴极(CATHODE)、阳极(ANODE)和参考端(REF),参考电压为2.5V.

2.2 TL431的内部电路图

由内部电路图图2可以看出,它由多极放大电路、偏置电路、补偿和保护电路组成,其中晶体管V1构成输入极,V3、V4、V5构成稳压基准,V7和V8组成的镜像恒流源与V6、V9构成差分放大器作中间级,V10、V11形成复合管,构成输出,其它一些电阻、电容、二级管分别起偏置、补偿和保护作用,在原理上它是一个单端输入、单端输出直流放大器。

然而其等效功能示意图如图3所示,由一个2.5V的精密基准电压源、一个电压比较器和一输出开关管等组成,参考端的输出电压与精密基准电压源Vref相比较,当参考端电压超过2.5V时,TL431立即导通。因为R端控制电压误差为±1%,所以参考端能精确地控制TL431的导通与截止。

3.并联稳压电路设计

3.1 基本并联稳压电路原理

TL431内部含有一个2.5V的基准电压,所以当在Vref端引入输出反馈时,器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流,控制输出电压。如图4所示的电路,当R1和R2的阻值确定时,两者对VO的分压引入反馈,若增大,反馈量增大,TL431的分流也就增加,从而又导致VO下降。显见,这个深度的负反馈电路必然在等于基准电压处稳定,此时VO=(1 R1/R2)Vref.选择不同的R1和R2的值可以得到从2.5V到36V范围内的任意电压输出,特别地,当R1=R2时,VO=5V.若使R1短路,R2开路,即把参考端与阴极端短接,此时则有输出电压VO=2.5V(参考端电压),最适合用于数字电压表和模数转换器或其它电路中作基准电压源。

需要注意的是,和在选择电阻R时必须保证TL431工作的必要条件,就是通过阴极的电流要大于1mA,R1和R2要选择精度为1%的同类电阻,才能保证基准电源的长期稳定性。

3.2 并联扩流稳压电路

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